Our society has become more and more digitized and futuristic in the service sector. The urge of efficiency in order to maintain a stable income and profit is increasing in various businesses. One such business is the hotel and restaurant business which heavily relies on staff members being efficient. The purpose of this report is to evaluate how automation and efficiency can be combined and integrated into this branch. The main reason being to release employees in this branch from repetitive tasks and put the focus on delivering high quality customer service instead. The main goal in this report will be on dispensing a variety of both carbonated and non-carbonated drinks using an autonomous system that strives to have the same accuracy and skill as a dispenser operated by a human. To achieve this goal an autonomous liquid dispenser consisting of two ultrasonic sensors had to be constructed. It should be able to detect when a glass needs to be filled with liquid, decrease the foam by tilting the glass and replace it to it’s original state. The system was evaluated using three different experiments, where two of them measured the accuracy of the construction. The results from the two experiments concluded that the constructed system is of high accuracy. The result from the third experiment tested the speed for one dispensation cycle and the conclusion was that improvements can be made. / Automatisering och digitalisering av olika sorters arbetsuppgifter har ökat mer och mer sedan 70-talet och fortsätter att öka. Detta för att kunna effektivisera arbetsprocesser och därmed öka lönsamheten i verksamheten. Syftet med denna rapport är att utvärdera huruvida denna effektivisering och automatisering kan tillämpas i en barmiljö. Detta för att frigöra tid från personalen från repetitiva uppgifter och därmed tillåta dem att fokusera mer på andra mer krävande arbetsuppgifter. Fokuset i denna rapport är på upphällningen av olika drycker med kolsyra och hur detta kan göras av ett autonomt system med samma precision och skicklighet som hos en människa. Detta utförs genom att tillverka en prototyp som med hjälp av en ultraljudssensor känner av att ett glas ställs på rätt plats, för att sedan vinkla glaset samtidigt som det fylls med den önskade vätskan. När glaset sedan är fyllt med önskad mängd vätska så vinklas plattformen tillbaka och uppgiften ¨ar klar.  Systemet utvärderades senare utifrån tre tester. Där två av dem testade precisionen i konstruktionen. Resultatet i dessa två tester var att precisionen i systemet är godkänd. Resultatet från det tredje testet som kollade på tiden det tar för systemet att utföra en cykel var att detta behöver arbetas vidare med och detta resultat analyseras mer i Chapter 5.

In todays society there are microprocessors in almost every new item that is produced for home use. They are all being connected and smart, and by that microcontrollers are playing an increasingly important role in peoples private life. In this thesis in mechatronics a controller will be implemented on an Arduino to make it possible for a cube to balance in upright position. The cube is in theory an inverted pendulum with one degree of freedom, and is intended to balance using an inertia wheel at the top of the structure. A PID regulator was used, and at the time this report was written, the right parameter values for the PID was not found. The cube is able to shift its position back and forth over the setpoint with support on each side to prevent it from falling. A bit more tuning is required to make it balance on its own / I dagens samhälle är det microprocessorer i nästan alla nya produkter som skapas för den privata marknaden. De är alla sammankopplade och smarta. I och med det spelar mikrokontrollers en allt större roll i människors dagliga liv. I den här rapporten inom mekatronik implementeras en regulator i en arduino för att balansera en kub stående på en kant. I teorin är en kub en inverterad pendel med en frihetsgrad och är tänkt att balansera med hjälp av ett reaktionshjul monterat överst på prototypen. En PID regulator användes och då denna rapporten skrevs hade rätt parametrar inte påträffats. Kuben klarar av att ändra position fram och tillbaka över referensläget då den blockeras från att ramla. För att den ska klara av att balansera av sig själv behöver regulatorn ställas in bättre.

This bachelor thesis aims to investigate the viability of using two wheeled self-balancing robots for package deliveries. The movement of the two wheeled self-balancing robot resembles the human movement more than a traditional four wheeled vehicle. The goal of the report is to build a selfbalancing robot to investigate how far from the center axis a weight can be added, as well as what the response time of a Wireless Fidelity (WiFi) connection for steering the robot is and how it compares to a Bluetooth connection. Balance of the robot was achieved by using a Proportional-IntegralDerivative (PID) controller with inputs from a gyroscope and accelerometer. Stepper motors were used to maneuver the robot. When the robot was constructed tests were performed to evaluate how far from the center axis a weight could be added. A test was also performed to evaluate the WiFi connection response time with regard to the distance between the operator and the robot, as well as the maximum range and how it compares to Bluetooth. The results showed that a one kilogram weight could be added five centimeters from the center axis, that the response time was around 10-20 milliseconds for a distance up to 35 meters. A WiFi connection has a longer range compared to Bluetooth and also has a lower response time. / Denna rapport strävar efter att undersöka möjligheterna av att använda en själv-balanserande robot för paketleveranser. Rörelsen av en tvåhjulig själv-balanserande robot liknar den mänskliga rörelsen mer än ett traditionellt fyrhjuligt fordon. Målet med rapporten är att bygga en självbalanserande robot för att undersöka hur långt från dess centeraxel en vikt kan placeras, samt undersöka vilken responstid som uppnås med en Wireless Fidelity (WiFi)-länk och hur en WiFi-länk jämför med en Bluetooth-länk. Balans uppnåddes genom att använda en Proportional-IntegralDerivative (PID) regulator med input från ett gyroskop och en accelerometer. Stegmotorer användes för att manövrera roboten. När roboten hade konstruerats utfördes tester för att undersöka hur långt från centrumaxeln en vikt kunde placeras. Ett test utfördes för att undersöka responstiden för en WiFi-länk med avseende på avståndet mellan operatör och robot, samt att undersöka den maximala räckvidden och jämföra den mot Bluetooth. Resultaten visade att en vikt på ett kilogram kunde placeras fem centimeter från centeraxeln, att responstiden var ungefär 10-20 millisekunder för avstånd upp till 35 meter. En WiFi-länk har en längre räckvidd än Bluetooth och kortare responstid.

The purpose of this project was to study how hand gesture control can be implemented on a vehicle that utilizes mecanum wheels in order to move in all directions. Furthermore, it was investigated how the steering of such a vehicle can be made wireless to increase mobility. A prototype vehicle consisting of four mecanum wheels was constructed. Mecanum wheels are such wheels that enable translation in all directions. By varying rotational direction of each wheel, the direction of the resulting force on the vehicle is altered, making it move in the desired direction. Hand gesture control was enabled by constructing another prototype, attached to the hand, consisting of an IMU (Inertial Measurement Unit) and a transceiver. With the IMU, the hand’s angle against the horizontal plane can be calculated and instructions can be sent over to the vehicle by making use of the transceiver. Those instructions contain a short message that specifies in what direction the vehicle should move. The vehicle rotates the wheels in the desired direction and move thereafter. The results show that wireless hand gesture based control of an omnidirectional vehicle works without any noticeable delay in the transmission and the signals that are sent contain the correct information about moving directions. / Syftet med detta projekt var att studera hur handstyrning kan implementeras på ett fordon som utnyttjar mecanumhjul för att röra sig i alla riktningar. Vidare undersöktes också hur styrningen av sådant fordon kan genomföras trädlöst för ökad mobilitet. En prototypfarkost bestående av fyra mecanumhjul konstruerades. Mecanumhjul är sådana hjul som möjliggör translation i alla riktningar. Genom att variera rotationsriktningen på vardera motor ändras riktningen av den resulterande kraften på farkosten, vilket gör att den kan förflytta sig i önskad riktning. Handstyrning möjliggjordes genom att konstruera en till prototyp, som fästs i anslutning till handen, bestående av en IMU och en transceiver. Med IMU:n kan handens vinkel gentemot horisontalplanet beräknas och instruktioner kan skickas över till farkosten med hjälp av transceivern. Dessa instruktioner innehåller ett kort meddelande som specificerar i vilken riktning farkosten ska röra sig i. Resultaten visar på att trädlös handstyrning av en farkost fungerar utan märkbar tidsfördröjning i signalöverföring och att signalerna som skickas till farkosten innehåller korrekta instruktioner gällande rörelseriktningar.

Sudoku is a popular puzzle game where the aim is to fill a board with numbers from one to nine with some mathematical rules to obey. The difficulty level of a Sudoku is affected by the amount of digits in the beginning, called clues. Mathematically there exists different algorithms and methods to solve a Sudoku. In this project some of the methods are investigated and compered to each other in time to find the fastest and most suitable for this project. A construction was built to be able to print out a non solved puzzle. Due to the current situation in society with Covid-19, the project has been affected negatively. The construction became very time consuming due to lack of tools and material. That affected the finished construction and the implementation of the code written in Python. After all the robot was able to print a Sudoku puzzle that can be solved. The printing time was decreased to 3 minutes after some tests with different delays. All the research questions were answered and the goal of the project which was to be able to print a Sudoku was reached. / Sudoku är ett populärt pussel där målet är att fylla i ett rutnät med siffror från ett till nio med vissa matematiska regler att följa. Svårighetsgraden av ett sudoku påverkas av antalet siffror från början, ledtrådar. Matematiskt finns det olika algoritmer och metoder för att lösa ett sudoku. I det här projektet undersöktes några metoder och jämfördes tidsmässigt med varandra för att hitta den snabbaste och mest passande för det här projektet. En konstruktion byggdes för att kunna skriva ut ett icke löst pussel. På grund av den rådande situationen i samhället med Covid19 så har projektet påverkats negativt. Konstruktionen blev väldigt tidskrävande på grund av brist på verktyg och material. Detta påverkade den slutgiltiga konstruktionen och implementeringen av koden skriven i Python. Trots allt så kunde roboten skriva ut ett Sudoku som kan lösas. Tiden att skriva ut ett Sudoku minskades till 3 minuter efter ett antal tester med olika fördröjningar. Alla forskningsfrågor kunde besvaras och målet med projektet som var att kunna skriva ut ett Sudoku nåddes.

Since its emergence in the late 1960s, mechatronics has become well-established as an academic subject, and is now researched and taught at a large number of universities worldwide. The most widely-used definition of the subject today is centered on the synergistic integration of mechanical engineering, electronics, and intelligent computer control. The aim of this thesis is to work between the disciplines of engineering education and mechatronics to address both the question of the identity of the subject of mechatronics and the ways in which this identity can be reflected in the practice of mechatronics education. Empirical data from the literature is supplemented with further data from four case studies with approaches varying from exploratory case studies and ethnographic in-depth studies to explanatory studies with an action research based approach. The process and results of the investigation can be divided into three aspects. Firstly, analysis of the subject of mechatronics shows that its identity is thematic and its legitimacy is functional, implying that the selection and communication of the subject ought to be exemplifying and interactive respectively. Secondly, and following this analysis, the concept of international collaboration is used as the implementation for the first two case studies. The results of these studies show a relationship between collaborative projects and enhanced disciplinary learning and skills, increased awareness of cultural differences, and improved motivation. Another potential implementation, experimental learning, is then tested in two action research based studies focusing on fast prototyping and individual access to laboratory equipment. Mechatronics is a special subject, not easily understood or taught. To be mechatronic is to be synergistic, and to be synergistic generally demands expertise in all underlying subjects. The conclusion of this thesis is that this requires a non-traditional education where the focus is on training rather than studying, coaching rather than teaching, experimenting rather than reading, working together rather than apart, and being mechatronic rather than studying mechatronics. / Mekatronik som ämne uppstod under 1960-talets senare del och har sedan dess etablerats som akademiskt ämne som beforskas och undervisas på ett stort antal universitet runt om i världen. Den idag mest utbredda definitionen av ämnet fokuserar på synergi och synergistisk integration av maskinteknik, elektronik och intelligent datorstyrning. Målsättningen med denna avhandling är att bidra till forskning i området mellan de två fälten ingenjörsutbildning och mekatronik. Forskningsfrågan behandlar identiteten hos ämnet mekatronik och hur denna identitet kan återspeglas i undervisningens praktik. Empiriskt material för denna avhandling har hämtats från litteraturen tillsammans med fyra fallstudier. Forskningsmetodiken i fallstudierna har varierats från utforskande fallstudier och etnografiska djuplodande studier till förklarande studier med en aktionsforskningsansats. Studien och resultaten därutav kan delas in i tre delar. Den första delen behandlar ämnet mekatronik och visar att ämnets identitet är tematisk och att legitimiteten är funktionell. Detta innebär att ämnets selektion och kommunikation bör vara exemplifierande respektive interaktiv. I den andra delen används denna definition för studier av internationellt samarbete i mekatronik, vilket utgör basen för de två första fallstudierna. Resultaten från dessa studier visar på en relation mellan det internationella samarbetet och ett ökat disciplinärt lärande, ökad medvetenhet om kulturella skillnader samt en ökad motivation. Den tredje delen relateras till ytterligare en tänkbar implementation av definitionen, en idé om experimentellt lärande. Denna prövas i två studier baserade på aktionsforskning som behandlar snabb prototypframställning och individuell tillgång till avancerad laborationsutrustning. Mekatronik är ett speciellt ämne, inte helt enkelt att förstå eller undervisa. Att vara mekatronisk innebär att vara synergistisk, och att vara synergistisk kräver vanligtvis expertkunskap i de underliggande områdena. Resultatet av denna avhandling är att detta kräver en icke-traditionell undervisning där fokus är på träning snarare än studerande, handledning och guidning snarare än undervisning, experimenterande snarare än läsning, arbete tillsammans snarare än individuellt och att vara mekatronisk snarare än att studera mekatronik. / QC 20100609

Idag finns det många böcker och utrustningar för att bidra till en säker färd i vildmark, men marknaden inom området har en stor potential för utveckling. Projektet har tagit fram två prototyper för att mäta vattenintaget vid en färd i vildmark med varningssignaler som visar när vattentillståndet är kritiskt och för att påminna användare att dricka vatten. Prototyperna har jämfört och slutsatser har dragit för vilken prototyp som är mest optimal för ändamålet. / Today there are many books and equipment that contribute to a safe journey in the wildness. But the market still has a great potential for development. In this project two prototypes has been developed to control the users hydration level when hiking in wildness. The measurement system shows a warning signal when the water level is too low. The two prototypes have been compared and a conclusion has been drawn for which prototype is themost optimal for the projects purposes.

The modern industry is steadily facing new demands for more energy efficient solutions. These improvements can come from technological advances, using existing technology smarter or a combination of the two. Today a vacuum conveying system is manually tuned for each factory application when installed and is in most cases not handled afterwards except for maintenance reasons. This in combination with the difficulties in tuning a system to run efficiently and robustly whilst offering high capacity indicates that a large number of systems are running with non optimal settings. The aim of this thesis was therefore to explore the possibility of introducing an auto tuning property to the vacuum conveying system and investigate the possible benefits. This thesis has investigated two main components for such an autotuner, the system design and optimisation strategy. The system design is critical for allowing process control and monitoring. In the optimisation the main challenge was to robustly produce good results for a wide variety of materials. Based on this a laboratory system was developed that monitored the capacity, efficiency, gentleness and robustness performance of the conveying. This information was then used in anevolutionary optimisation algorithm based on differential evolution to find the best settings for optimal performance. The results of this thesis indicate that such a system would offer benefits bothin terms of initial tuning and run-time performance. The suggested auto tuner is adaptable to a large set of materials with varying material properties and demands on the conveying process. The time required for the laboratory rig to optimise within a region with only small deviations in performance is comparable to that of a human operator. Also with the added benefit of never having to stop the optimisation process, thus constantly improving performance and counteracting environmental changes. / Den moderna industrin möter ständigt nya krav på ökad effektivitet. Dessa förbättringar kan komma utifrån tillämpning av ny teknologi eller bättre utnyttjande av befintlig teknologi eller en kombination. Idag när en vakuum transportör installeras finjusteras den manuellt för att uppnå önskad prestanda och hanteras därefter ofta inte bortsett från underhållsarbete. Detta i kombination med svårigheten att justera ett system så att det går effektivt och robust samtidigt som en god kapacitet upprätthålls föranleder slutsatsen att många system ute i industrin inte presterar optimalt. Målet med detta examensarbete var därför att utreda möjligheten att skapa en automatisk system inställare samt utvärdera de möjliga fördelarna och nackdelarna. Arbetet har undersökt två huvudkomponenter i en sådan automatisk system inställare, system design och optimerings strategi. System design var vital för att tillåta styrning och monitorering av systemet och optimeringsstrategi för att tillförlitligt kunna prestera goda resultat trots skiftande beteende med olika material i systemet. Baserat på detta utvecklades en laboratorie-utrustning som övervakade kapacitet, effektivitet, robusthet och försiktighet i varje transportcykel. Denna information nyttjades sedan i en evolutionär algoritm baserad på differentierad evolution för att finna de optimala system-inställningarna. Arbetet indikerar att ett sådant system skulle erbjuda prestanda-fördelar både i driftsättande och kontinuerliga driften av en vakuum-transportör. Den föreslagna automatiska systeminställaren kan anpassas till en stor mängd material och skilda krav på önskat driftläge för systemet. Tiden för att optimera systemet så att de större variationerna i prestanda uppnås är jämförbar med en mänsklig operatör menkan fortlöpa över tiden och ständigt söka förbättringar på ett sätt som ej är möjligt för en mänsklig operatör.

This report covers a project on a partially automated aeroponic and fungi growing system. The purpose is to evaluate if an enclosed space system can be automated to produce healthy crops of greens and fungi, and investigate how well the system can switch between these two growth modes. Factors that will be automated include regulation of temperature, humidity, air ventilation, and light exposure time. The research will be focused on Romaine lettuce and Golden Oyster mushroom. The methods used include research, hardware setup, software programming, chassis construction, and experiments. Relevant factors for the growing environment, such as lighting, temperature, and nutrient solutions were studied. The hardware components used in the project can shortly be described as follows. A real time clock ensure accurate timing for the microcontroller that regulates the indoor climate based on sensor readings. LEDs light up the chamber and a humidifier provide the roots access to a nutrient solution. A fan provides cooling, and filters block out unwanted microorganisms and fungi spores from the ventilation air. A display provides the user with relevant information. The system code written in C++ contain six main functions and two support functions. Depending on the growth mode, climate control functions are selected. The system has control variables allowing the administrator to set threshold levels for humidity and nutrient spray periods. The outer case of the chassis was made out of painted acrylic to block out light and retain moisture. The water-nutrient solution basin was designed to avoid leakage, net cups hold the plants in a raised bed, a base plate acts as flooring for the mushrooms, as well as a placement enforcer for the humidifier. An inner roof separates the moist growth chamber from the electronics compartment above. Two experiments were conducted in separate prototypes simultaneously for green sand mushrooms. For the mushroom experiment, a grow kit was installed after thorough cleaning. The fruiting process was monitored and photographed daily. Results showed successful mushroom growth and healthy fruiting bodies. For the greens experiment, a nutrient solution was mixed and lettuce seeds were placed in rock wool cylinders that were installed in net cups. Photographs were taken every three days to track the progress. The lettuce seeds germinated and started growing. Control variables were altered multiple times to maximize performance but optimal settings were not found. The plants died whilst unsupervised. The experiments were partially successful and demonstrated potential for growing both greens and mushrooms. The prototype was effective in maintaining set temperature and humidity levels. The parameters necessary for successful growth was effectively automated and the system has great potential for further improvements and automation. / Målet med projektet är att studera hur väl det går att odla både svamp och fotosyntetiserande växter i samma slutna, delvis automatiserande aeroponiskasystem. I projektet undersöks om det går att byta mellan de två odlingssätten och hur automatiserad processen kan vara. Produkten är tänkt att fylla utrymmet som hittats på marknaden för enkla odlingssystem hemma för i synnerhet svamp. Faktorer att ta hänsyn till är temperatur, luftfuktighet och ljusexponeringstid. Andra faktorer som pH värde eller byte av vattnet utesluts till följd av tid- och resursbegränsningar. Metoden är indelad i forskning, hårdvara, mjukvara, chassi och experiment. Forskningen täcker nödvändig information om faktorer relaterade till odling av både svamp och gröna växter i aeroponiska system. Exempelvis hur mycket ljus, vatten och näring som behövs. Kapitlet om hårdvara tar upp vilka komponenter som används och varför. I centrum är en microkontroller, en Arduino micro, som med hjälp av en realtidskolocka styr när belysningen ska lysa, när luftfuktaren ska vara på samt när fläktarna ska gå. En DHT11 sensor skickar information till Arduinon att agera utifrån. I mjukvara ingår hur koden är uppbyggd för att styra microkontrollern och hur användaren kan anpassa värden till sitt tycke. För att hjälpa användaren visas relevant data på en skärm. Produkten är uppbyggd med ett mörklagt och tätande skal av akrylplast. Vatten med eventuell näring för växtläget är samlat i en tät balja längst ner i lådan där luftfuktaren även är placerad. Över baljan vilar antingen ett svampodlingskit på en perforerad yta eller en hållare för odling av växter i nätkorgar med stenull. I taket är en 20W LED fäst på en kylfläns för kylning tillsamman med en närliggande fläkt. Allra högst upp är elektroniken, skyddad från fukten nere i lådan av ett lager akrylplast.Två experiment hölls parallellt med varandra i två likadana odlingskammare för att hinna utvärdera både svamp och fotosyntetiserande växter. Citronmussling valdes som svamp och Romansallad som växt. Experimenten dokumenterades regelbundet med fotografier och kommentarer om det som observerats. Experimenten var till stor del lyckade även om vissa parametrar behövde justeras under förloppet. Det aeroponiska systemet producerar svamp och växter av god kvalitet. Slutsatsen som kan dras är att det går att odla både svamp och växter i samma produkt. De parametrar som inkluderats inom projektets avgränsningar gick att automatisera. Det finns även goda möjligheter att förbättra automatiseringsnivån.

This report presents the construction of a two-wheeled self balancing robot with the ability to handle an uneven load. Two-wheeled self-balancing robots have proven to be a potential solution to the problem of efficient warehouse management, thanks to their ability to navigate tight spaces quickly and efficiently while balancing their load. The research questions defined include the ability to develop an algorithm to dynamically adjust the robot’s tilt angle, how an uneven load affects the robot’s stability, and whether a PID controller is sufficient in this context. The project was limited to constructing a prototype that could balance with an external load, with a budget of 1,000 Swedish kronor and a four-month timeframe. By testing and evaluating different control algorithms, the robot’s performance was presented in terms of stability and efficiency. The implementation of PID control was successful, and the robot was able to balance as a result. However, the goal of handling an uneven load was not met without the implementation of an additional algorithm to dynamically adjust the robot’s tilt angle. With these two control techniques, the robot was able to balance with and without an added load with good stability. To evaluate performance, tests were performed with the load placed centered and off-centered on the robot’s top plate. The results of the tests showed that the robot was able to dynamically adjust its tilt angle to balance with added weight without affecting stability. / Denna rapport presenterar konstruktionen av en tvåhjulig självbalanserande robot med förmågan att hantera snedfördelad last. Tvåhjuliga självbalanserande robotar har visat sig vara en potentiell lösning på problemet kring effektiv lagerhantering tack vare deras förmåga att hantera snäva utrymmen på ett snabbt och energieffektivt sätt samtidigt som lasten balanseras. Forskningsfrågorna som definierades inkluderar möjligheten att framställa en algoritm för att dynamiskt ställa in robotens lutningsvinkel, hur ojämn last påverkar robotens stabilitet, och om en PID-kontroller är tillräcklig i detta sammanhang. Projektet begränsades till att konstruera en prototyp som klarar av att balansera med extern last, med en budget på 1000 svenska kronor och en tidsram på fyra månader. Genom att testa och utvärdera olika kontrollalgoritmer presenterades robotens prestanda i termer av stabilitet och effektivitet. Roboten balanserade tack vare implementeringen av PID-reglering, men önskemålet om snedfördelad last uppfylldes inte och det krävdes ytterligare en algoritm för att dynamiskt reglera robotens lutningsvinkel. Med hjälp av dessa två reglertekniker kunde roboten balansera både med och utan adderad last med god stabilitet. Tester utfördes för att utvärdera prestandan när lasten var placerad både centrerat och ocentrerat på robotens topplatta. Resultaten visade att roboten kan dynamiskt anpassa lutningsvinkeln för att balansera med tillagd vikt utan att stabiliteten påverkas.